[发明专利]一种处理拜耳母液中提取镓树脂的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理拜耳母液中提取镓的树脂的新方法。

背景技术

镓是一种稀散金属，在半导体工业中有着重要的作用，金属镓的需求量也在连年持续增加。但是，金属镓的来源稀少，其产品多来自铝工业等的副产物。铝土矿通常含金属镓0.002-0.008％，在拜耳法生产氧化铝的过程中，铝土矿中的金属镓约有70％随氧化铝一道浸出，约30％残存于赤泥中。随着母液的循环，拜耳母液中的金属镓浓度可累计到100-300ppm。

用螯合树脂提取镓的工艺，目前已经成为从拜耳母液中提取镓的主要途径。用螯合树脂提取镓的工艺主要包括以下步骤：

(1)吸附：拜耳母液通过泵输送进入装有螯合树脂的吸附塔中，其中的镓离子被吸附在螯合树脂上，经吸附之后的拜耳母液返回到氧化铝厂，吸附后的树脂通过空气输送进入到饱洗塔中，此时的树脂称为饱和树脂。

(2)饱洗：水通过泵输送进入饱洗塔中，将残存于树脂中的拜耳母液冲洗干净。饱洗排出液返回到氧化铝厂，饱洗之后的树脂通过管道进入到漂洗塔中，此时的树脂称为饱洗后的树脂。

(3)漂洗：水通过泵输送进入漂洗塔中，将破碎的树脂和树脂中残存的杂质冲出，漂洗之后的树脂通过空气输送进入到淋洗塔中，此时的树脂称为漂洗后的树脂。

(4)淋洗：淋洗剂通过泵输送进入淋洗塔中，将吸附在树脂上的镓离子解吸下来进入到溶液中。淋洗剂由浓度约为73.5-107.2g/L的Na₂S溶液和浓度为2.4-2.6N的NaOH溶液的混合液组成。经淋洗之后的树脂通过空气输送进入到转型塔中，此时的树脂称为淋洗后的贫树脂。

(5)转型：水通过泵输送进入转型塔中，将残存在树脂中的淋洗剂冲洗干净。转型之后的树脂通过空气输送进入到吸附塔中进入下一周期的运行，此时的树脂称为转型后的贫树脂。

在用螯合树脂提取金属镓的生产实践中，树脂的吸附容量是决定生产成本的重要因素。树脂的吸附容量受许多因素影响，其中树脂对母液中钒杂质的吸附为最主要影响因素。根据螯合树脂提取镓的机理，在镓与树脂官能团的络合反应中，镓离子与树脂上氧原子配位的同时，钒离子也可与氧原子配位，从而存在竞争性吸附。而目前工业生产中普遍使用的NaOH-Na₂S淋洗剂在淋洗镓的同时，树脂上所吸附的部分钒杂质也伴随着进入到后续工艺中。钒杂质的存在可引起电解槽极板黑化，造成电解时间延长、产镓量降低等负面影响；同时钒杂质的存在减小螯合树脂吸附镓的能力，缩短树脂的使用寿命。

由于树脂对镓和钒的吸附机理非常相似，依据目前的技术水平很难从树脂的合成工艺上提高树脂对镓的吸附选择性。我们在多次的试验中发现，漂洗后的饱和树脂或淋洗后的贫树脂经过碱溶液的处理，能够有效去除树脂在提镓过程中所吸附的矾杂质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种处理拜耳母液中提取镓的树脂的新方法，其工艺流程简单，可操作性强，极容易实施。新方法为在一定的温度下用碱溶液处理漂洗后的饱和树脂和淋洗后的贫树脂。

更具体地，本发明的处理对象是已吸附饱和并经漂洗的饱和树脂和经淋洗的贫树脂。本发明对上述两种树脂的具体的处理方法为：使用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或几种配制而成的碱混合溶液，碱浓度为0.1-10N，优选为2-8N，更优选为2.5-6N；碱使用量为0.5-10BV，优选为3-9BV，更优选为4-6BV；碱溶液处理漂洗后的饱和树脂和淋洗后的贫树脂的温度为0-50℃，优选为10-40℃，更优选为10-30℃；碱溶液处理树脂所使用的流速为0.5-10BV/h，优选为1-5BV/h，更优选为2-5BV/h。根据国标GB/T-20975.20-2008，使用等电感耦合等离子光谱发生仪(简称ICP仪器)，取样检测不同工艺条件下树脂中镓含量和矾含量，及碱处理液中的镓含量和矾含量。

采用本发明的方法对吸附镓的饱和树脂进行处理，可降低树脂中杂质钒含量30-50％，提高树脂对镓的吸附能力20-30％，在淋洗过程中减少杂质矾的影响，电解效率提高15-30％，时间缩短5-10h，树脂使用寿命延长10-20天，提取镓的树脂成本节省约20％，可极大地增强企业的竞争力。

附图说明：

图1为：处理饱和树脂的流出液中镓和矾含量-碱处理量关系图，曲线1为流出液中镓含量，曲线2为流出液中钒含量。

图2为：处理贫树脂的流出液中镓和矾含量-碱处理量关系图，曲线1为流出液中镓含量，曲线2为流出液中钒含量。

具体实施方式